(57)【要約】【課題】  用途に応じた適切な線膨張係数に制御された焼結体、そのような焼結体の製造方法、および熱衝撃による破損が生じにくい温度センサを提供すること。【解決手段】  温度センサ１は、焼結体６１の線膨張係数とガラス封止材７１の線膨張係数との差分値が０．２［１０-6／Ｋ］であるため、焼結体６１とガラス封止材７１との間での熱衝撃による破損（クラック発生など）が生じにくい。焼結体６１の製造にあたり、ステアタイトとフォルステライトとの比率を調整することで、焼成後の焼結体の線膨張係数を調整でき、ステアタイトおよびフォルステライトの混合粉にアルミナを添加する第２工程を設けることで、線膨張係数が適切な値に制御された焼結体であって、曲げ強度に優れた焼結体を得られる。【選択図】 図２
2013189332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック材料からなる焼結体であって、
前記セラミック材料は、ステアタイトおよびフォルステライトの混合物にアルミニウム元素が固溶してなる材料であること、
を特徴とする焼結体。
【請求項２】
請求項１に記載の焼結体であって、
当該焼結体は柱状に形成されており、
柱状の中心軸線と同一方向に貫通する貫通穴を備えること、
を特徴とする焼結体。
【請求項３】
セラミック材料からなる焼結体の製造方法であって、
ステアタイトおよびフォルステライトの混合粉を製造する第１工程と、
前記混合粉を１００重量％とした場合における０．１〜５．０重量％のアルミナを、前記混合粉に添加することで第２混合粉を製造する第２工程と、
前記第２混合粉を成形し、１３００〜１４００［℃］の範囲に含まれる焼成温度で焼成して焼結体を製造する第３工程と、
を有することを特徴とする焼結体の製造方法。
【請求項４】
温度に応じて電気的特性が変化する感温素子と、
前記感温素子を支持する焼結体と、
前記感温素子を覆うとともに前記焼結体の一部に接するガラス封止材と、
を備える温度センサであって、
前記ガラス封止材の線膨張係数から前記焼結体の線膨張係数を差し引いた差分値が「−１．０≦差分値≦０．５」［１０-6／Ｋ］の範囲に含まれること、
を特徴とする温度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック材料からなる焼結体、その焼結体の製造方法、および焼結体を備える温度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、セラミック材料からなる焼結体や、そのような焼結体を備える温度センサが知られている。
この焼結体は、例えば、温度変化に応じて電気抵抗値が変化する感温素子（サーミスタ素子）を備える温度センサにおいて、感温素子を支持する用途に用いられる（特許文献１参照）。なお、このような温度センサの一例としては、自動車排ガス用温度センサやＥＧＲ用温度センサなどが挙げられる（特許文献２、３参照）。
【０００３】
また、焼結体は、感温素子から延びるリード線を挿通するための貫通穴を有している。そして、焼結体の貫通穴に感温素子のリード線が挿通された後、感温素子を覆いつつ焼結体に接するようにガラス封止材を設けることで、焼結体，感温素子，ガラス封止材が一体に形成される。
【０００４】
この焼結体は、温度センサの製造時や使用時において、感温素子の振動や外部からの応力によってリード線が感温素子から剥がれるのを防止する目的や、感温素子を機械的に補強する目的で備えられている。
【０００５】
そして、焼結体は、熱衝撃による破損（クラックなど）を防止するために、感温素子やガラス封止材と比べて、線膨張係数が同程度であることが求められる。
このような要求に対して、焼結体の製造方法において、焼結体の材料であるフォルステライト（Ｍｇ2ＳｉＯ4）に対してジルコン（ＺｒＳｉＯ4 ）を添加することで、焼結体の線膨張係数を感温素子やガラス封止材の線膨張係数に近づける方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２９４６５３号公報
【特許文献２】特開２００６−３１５９４６号公報
【特許文献３】特開２００７−２４６３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、温度センサの設置環境によっては、焼結体が−４０〜９００［℃］という幅広い温度環境に曝される場合があり、このような幅広い温度環境に曝される場合には、ジルコンを添加して形成した焼結体であっても、熱衝撃による破損（クラックなど）が生じる場合がある。
【０００８】
すなわち、ジルコンを添加して形成した焼結体の線膨張係数はジルコンの添加量に対して一定の変化をしないため、ジルコンを添加する手法は、焼結体の線膨張係数を感温素子やガラス封止材に近づけることは可能であるものの、多様な種類の感温素子やガラス封止材に応じた最適な数値となるように、焼結体の線膨張係数を微調整することは難しい。
【０００９】
このため、ジルコンを添加して形成した焼結体では、感温素子やガラス封止材との線膨張係数の差分値を十分に小さくすることが出来ない場合があり、幅広い温度環境に曝され
るような厳しい環境下では熱衝撃による破損（クラックなど）が生じることがある。
【００１０】
なお、このような温度センサの用途としては、前述のような、自動車排ガス用温度センサやＥＧＲ用温度センサなどが挙げられるが、自動車は寒冷地や熱帯地域などの多様な地域で使用される。このため、多様な地域で使用される温度センサは、−４０〜９００［℃］という幅広い温度環境に曝される場合があり、フォルステライトにジルコンを添加して形成した焼結体では、熱衝撃による破損（クラックなど）が生じることがある。
【００１１】
そこで、本発明は、用途に応じた適切な線膨張係数に制御された焼結体を提供すること、そのような焼結体の製造方法を提供すること、および熱衝撃による破損が生じにくい温度センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かかる目的を達成するためになされた本発明は、セラミック材料からなる焼結体であって、セラミック材料は、ステアタイトおよびフォルステライトの混合物にアルミニウム元素が固溶してなる材料であること、を特徴とする焼結体である。
【００１３】
ステアタイト（ＭｇＳｉＯ3 ）およびフォルステライト（Ｍｇ2ＳｉＯ4）の混合物にアルミニウム元素が固溶しているセラミック材料は、線膨張係数が一定値（特定値）を示すものではなく、所定の温度範囲において、線膨張係数が一定の変化をするため、ステアタイトとフォルステライトとの割合に応じて任意の線膨張係数に設定することができる。
【００１４】
また、ステアタイトとフォルステライトは、同種の元素から構成されているため、異種元素を用いて構成した化合物に比べて、線膨張係数が制御しやすいという利点がある。
そして、ステアタイトとフォルステライトの混合物は、アルミニウム元素が固溶している場合には、固溶していない場合に比べて、密度が高くなり、強度が向上する。
【００１５】
よって、本発明によれば、用途に応じた適切な線膨張係数に制御された焼結体を得ることができる。
なお、この時、アルミニウムは粒界にガラス相として存在するか、あるいはステアタイトまたはフォルステライトに固溶して存在することとなる。
【００１６】
また、上記の本発明の焼結体においては、当該焼結体は柱状に形成されており、柱状の中心軸線と同一方向に貫通する貫通穴を備える、という構成を採ることができる。
このような構成の焼結体は、柱状形状に応じた所定の設置位置に配置された状態で、貫通穴を通じて軸線方向に他部材（例えば、リード線など）を挿通することができる。
【００１７】
あるいは、上記の本発明の焼結体においては、当該焼結体は円柱状に形成されており、柱状の中心軸線と同一方向に貫通する２つの貫通穴を備える、という構成としてもよい。
たとえば、多角形柱状の焼結体は、断面形状が多角形となるため、設置箇所への設置時には、中心軸線を中心とする周方向位置を特定位置に定める必要があり、設置作業が煩雑となる。
【００１８】
これに対して、円柱状に形成された焼結体は、柱状の中心軸線に垂直な方向の断面形状が円形であり、中心軸線を中心とする周方向位置を特定位置に定めることなく設置箇所への設置が可能となるため、設置作業が容易となる。
【００１９】
また、２つの貫通穴を備える焼結体は、例えば、２つの導線（リード線）をそれぞれ異なる貫通穴に挿通することで、２つの導線（リード線）どうしの電気的絶縁を維持することができる。
そして、このような構成の焼結体は、例えば、温度センサにおいて感温素子を支持する焼結体として用いることができる。
【００２０】
よって、本発明によれば、温度変化の大きい環境下で使用される温度センサに適用可能な焼結体を得ることが出来る。
また、上記目的を達成するためになされた本発明方法は、セラミック材料からなる焼結体の製造方法であって、ステアタイトおよびフォルステライトの混合粉を製造する第１工程と、混合粉を１００重量％とした場合における０．１〜５．０重量％のアルミナを、混合粉に添加することで第２混合粉を製造する第２工程と、第２混合粉を成形し、１３００〜１４００［℃］の範囲に含まれる焼成温度で焼成して焼結体を製造する第３工程と、を有することを特徴とする焼結体の製造方法である。
【００２１】
この本発明方法のように、ステアタイトおよびフォルステライトの混合粉を製造する第１工程を有する焼成体の製造方法においては、ステアタイトとフォルステライトとの比率を調整することで、焼成後の焼結体の線膨張係数を調整することができる。そして、ステアタイトとフォルステライトは、同種の元素から構成されているため、異種元素を用いて構成した化合物に比べて、線膨張係数が制御しやすいという利点がある。
【００２２】
また、この本発明方法のように、アルミナを添加する第２工程を有する焼成体の製造方法においては、ステアタイトとフォルステライトとの比率に応じて線膨張係数が適切な値に制御された焼結体であって、曲げ強度に優れた焼結体を得ることができる。
【００２３】
なお、後述する［表１］の実験結果に示すように、アルミナを添加しない場合には、ステアタイトとフォルステライトとの比率に応じた線膨張係数の焼結体が得られるものの、その焼結体は曲げ強度が十分ではないという問題がある。
【００２４】
これに対して、ステアタイトおよびフォルステライトの混合粉にアルミナを添加する第２工程を設けることで、線膨張係数が適切な値であるとともに曲げ強度に優れた焼結体を得ることができる。
【００２５】
また、後述する［表２］の実験結果に示すように、アルミナの添加量を混合粉１００重量％に対して０．１〜５．０重量％とすることで、アルミナを添加しない場合に比べて焼結体の密度が高くなる。このため、ステアタイトおよびフォルステライトの混合粉にアルミナを添加する第２工程を設けることで、焼結体の焼結性を向上できる。
【００２６】
よって、本発明方法によれば、用途に応じた適切な線膨張係数に制御された焼結体であって、曲げ強度に優れた焼結体を得ることができる。また、本発明方法のように、アルミナの添加量を上記範囲に特定することで、焼結性に優れ、緻密な焼結体を得ることができる。
【００２７】
また、上記目的を達成するためになされた本発明は、温度に応じて電気的特性が変化する感温素子と、感温素子を支持する焼結体と、感温素子を覆うとともに焼結体の一部に接するガラス封止材と、を備える温度センサであって、ガラス封止材の線膨張係数から焼結体の線膨張係数を差し引いた差分値が「−１．０≦差分値≦０．５」［１０-6／Ｋ］の範囲に含まれること、を特徴とする温度センサである。
【００２８】
このような本発明の温度センサにおいては、焼結体とガラス封止材との線膨張係数の差分値が小さいため、焼結体とガラス封止材との間での熱衝撃による破損（クラック発生など）が生じにくくなる。このことは、後述する［表３］の実験結果からも判る。
よって、本発明によれば、熱衝撃による破損が生じにくい温度センサを得ることができ、温度変化に対する信頼性の高い温度センサを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施例１の温度センサの構造を示す部分破断断面図である。
【図２】温度センサの先端側を破断し拡大して示す正面図である。
【図３】感温素子の斜視図である。
【図４】焼結体の斜視図である。
【図５】焼結体，感温素子，ガラス封止材が一体に形成された部材の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明が適用される実施例について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００３１】
実施例１として、自動車などの内燃機関の排ガス温度検出に用いられる温度センサ１について説明する。
図１は、温度センサ１の構造を示す部分破断断面図である。
【００３２】
温度センサ１は、一対の金属製のシース芯線３（電極線３）を筒状部材５の内側にて絶縁保持したシース部材７と、先端側が閉塞した軸線方向に延びる筒状の金属チューブ９（ハウジング９）と、金属チューブ９を支持する取付部材１１と、六角ナット部１３およびネジ部１５を有するナット部材１７と、取付部材１１の後端側に内嵌する外筒１９とを備えている。
【００３３】
なお、軸線方向とは、温度センサ１の長手方向であり、図１においては図の上下方向に相当する。また、温度センサ１における先端側は図における下側であり、温度センサ１における後端側は図における上側である。
【００３４】
この温度センサ１は、例えば内燃機関の排気管などの流通管に装着され、自身の先端部が測定対象ガス（排気ガス）が流れる流通管内に配置されることにより、測定対象ガスの温度を検出する。
【００３５】
次に、図２は、温度センサ１の先端側を破断し拡大して示す正面図である。
この温度センサ１は、金属チューブ９の先端側の内部に、温度に応じて電気的特性が変化する感温素子２１と、感温素子２１を支持する焼結体６１と、感温素子２１を覆うとともに焼結体６１の一部に接するガラス封止材７１と、を備える。
【００３６】
次に、図３は、感温素子２１の斜視図である。
感温素子２１は、温度によって電気的特性（電気抵抗値）が変化する導電性酸化物焼結体を主体に形成された素子本体部２２と、素子本体部２２の上面および下面に形成された２つの電極部２３と、２つの電極部２３にそれぞれ電気的に接続された２本のリード線２５と、を備えて構成されている。
【００３７】
次に、図４は、焼結体６１の斜視図である。
焼結体６１は、円柱状に形成されたセラミック材料からなり、円柱状の中心軸線方向における一端から他端にかけて貫通する２つの貫通穴６３を有している。なお、貫通穴６３は、リード線２５を挿通可能な大きさの内径寸法で形成されている。
【００３８】
次に、図５は、焼結体６１，感温素子２１，ガラス封止材７１が一体に形成された部材
の斜視図である。
【００３９】
ガラス封止材７１は、ＳｉＯ2，ＣａＯ，ＭｇＯ，Ａｌ2Ｏ3からなり、それぞれ４０ｗｔ％≦ＳｉＯ2≦６０ｗｔ％，１５ｗｔ％≦ＣａＯ≦３５ｗｔ％，１０ｗｔ％≦ＭｇＯ≦２５ｗｔ％，０ｗｔ％≦Ａｌ2Ｏ3≦１０ｗｔ％の範囲ですべての合計値が１００ｗｔ％となるように構成されてなる。またガラス封止材７１は、感温素子２１を覆うとともに焼結体６１の先端向き面を覆うように形成される。
【００４０】
焼結体６１の貫通穴６３に感温素子２１のリード線２５を挿通した後、感温素子２１を覆いつつ焼結体６１に接するようにガラス封止材７１を設けることで、焼結体６１，感温素子２１，ガラス封止材７１が一体となった部材が形成される。
【００４１】
次に、温度センサ１における他の構成について簡単に説明する。
シース芯線３は、先端部が例えばレーザ溶接により感温素子２１のリード線２５と接続されており、後端部が例えば抵抗溶接により加締め端子２７と接続されている。これにより、シース芯線３は、自身の後端側が加締め端子２７を介して外部回路（例えば、車両の電子制御装置（ＥＣＵ）等）接続用の外部リード線２９と接続されている。
【００４２】
なお、一対のシース芯線３および一対の加締め端子２７は、絶縁チューブ３１により互いに絶縁され、外部リード線２９は、導線を絶縁性の被覆材にて被覆され耐熱ゴム製のグロメット３３の内部を貫通する状態で配置される。
【００４３】
シース部材７は、金属製の筒状部材５と、導電性金属からなる一対のシース芯線３と、筒状部材５と２本のシース芯線３との間を電気的に絶縁してシース芯線３を保持するシリカ等の絶縁粉末３４（図２参照）とから構成される。
【００４４】
取付部材１１は、径方向外側に突出する突出部３５と、突出部３５の後端側に位置すると共に軸線方向に延びる後端側鞘部３７とを有している。この取付部材１１は、金属チューブ９の後端側の外周面を取り囲んで金属チューブ９を支持する。
【００４５】
金属チューブ９は、耐腐食性金属（例えば、耐熱性金属でもあるＳＵＳ３１０Ｓなどのステンレス合金）からなり、鋼板の深絞り加工によりチューブ先端側が閉塞した軸線方向に延びる筒状をなし、筒状のチューブ後端側が開放した形態で構成されている。
【００４６】
この金属チューブ９は、図２に拡大して示す様に、径が小さく設定された先端側の小径部４１と、径が小径部４１よりも大きく設定された後端側の大径部４３と、小径部４１と大径部４３との間の段差部４５とを備えている。
【００４７】
また、金属チューブ９の内部に、感温素子２１、焼結体６１、ガラス封止材７１およびセメント３９が収納されており、セメント３９は、感温素子２１、焼結体６１、ガラス封止材７１の周囲に充填されることで、感温素子２１、焼結体６１、ガラス封止材７１の揺動を防止している。なお、セメント３９は、非晶質のシリカにアルミナ骨材を含有した絶縁材よりなる。
【００４８】
さらに、感温素子２１の端子線２５の後端側とシース芯線３の先端側とは、レーザ溶接によって、一体に接合されている。なお、図２では、後端は図における右側であり、先端は図における左側である。
【００４９】
そして、このような構成の温度センサ１は、例えば、排気管に設けられたセンサ取付部にネジ部１５が螺合固定されて、自身の先端が排気管の内部に配置されることで、測定対象ガスの温度を検出する。
ここで、感温素子２１の素子本体部２２の製造方法について、簡単に説明する。
【００５０】
まず、Ｙ，Ｓｒ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ａｌ等から適宜選択された金属の酸化物、或いは、該金属からなる炭酸塩を混合，仮焼，粉砕することで得られた粉末を金型に充填し、一軸プレス機を用いて所定寸法（例えば、直径４０［ｍｍ］、厚み５［ｍｍ］）の円板状成形体に成形し、所定の温度で焼成して、導電性酸化物焼結体を得る。次に、この導電性酸化物焼結体の両面を研磨し、白金ペーストを用いて直径２８［ｍｍ］の円形状のスクリーン印刷を行った後、この導電性酸化物焼結体を熱処理し白金ペーストの焼き付けを行うことで、白金からなる電極を形成する。
【００５１】
その後、電極が形成された導電性酸化物焼結体を切断して０．６［ｍｍ］×０．６［ｍｍ］×０．５［ｍｍ］の直方体形状の切片（個片）を切り出し、これらの切片のうち、白金電極が形成されている部分から切り出されたものが素子本体部２２である。
【００５２】
なお、素子本体部２２においては、その上面および下面に印刷された白金により電極部２３が形成されており、素子本体部２２のうち電極部２３が形成された電極面は、一辺が０．６［ｍｍ］の正方形に形成されている。
【００５３】
このようにして得られた素子本体部２２の２つの電極部２３に対して、それぞれリード線２５を接続することで、感温素子２１が得られる（図３参照）。
次に、焼結体６１の製造方法について、簡単に説明する。
【００５４】
まず、焼結体６１の製造工程における第１工程では、ＭｇＯが４５．６重量％、ＳｉＯ2 が５４．４重量％となるように原料粉末を秤量し、これを混合、仮焼、粉砕することで、ステアタイト（ＭｇＳｉＯ3 ）およびフォルステライト（Ｍｇ2ＳｉＯ4）の混合粉を得る。
【００５５】
次に、第２工程では、第１工程で得たステアタイトとフォルステライトとの混合粉に対して、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を１．０重量％加える。
続く、第３工程では、この混合粉に対して、分散剤を３重量％添加し、エタノール中で混合、乾燥させる。続いて、得られた混合粉にバインダ、アセトンをそれぞれ２０重量％, ７０重量％添加し、湯煎乾燥させ、篩い通しによって粒径７５［μm］以上、１８０［μm］以下の粉末を得る。さらに、この粉末を金型に充填し、一軸プレス機を用いて、外径１．８［ｍｍ］，長さ２．３［ｍｍ］の円柱状の成形体であって、円柱状の中心軸線と同一方向に貫通する２つの貫通穴６３を有する成形体を成形する。これを所定圧力（例えば、１５０［ＭＰａ］）でＣＩＰ処理（冷間等方静水圧プレス処理）を行い、その後、所定温度（１３００［℃］〜１４００［℃］）で焼成することで円柱状の酸化物焼結体を得る。このとき、円柱状の酸化物焼結体は、外径１．５［ｍｍ］，長さ１．９［ｍｍ］である。
【００５６】
このようにして、第１工程から第３工程を経て得られた円柱状の酸化物焼結体が焼結体６１である（図４参照）。
なお、このようにして得られた焼結体６１は、ステアタイト、フォルステライトの混合物にアルミニウム元素が固溶してなるセラミック材料で形成されている。また、この焼結体６１は、ステアタイトが７５［ｍｏｌ％］、フォルステライトが２５［ｍｏｌ％］の比率で構成されている。
【００５７】
そして、焼結体６１の貫通穴６３に対して感温素子２１のリード線２５を挿通した状態で、感温素子２１の素子本体部２２を覆うとともに焼結体６１の一部に接するガラス封止材７１を形成することで、焼結体６１，感温素子２１，ガラス封止材７１が一体に形成さ
れた部材が得られる（図５参照）。
【００５８】
ここで、本実施例１は、後述する［表１］では実験例４に相当するものであり、焼結体６１の線膨張係数（ＣＴＥ）は、９．８［１０-6／Ｋ］であり、ガラス封止材７１の線膨張係数（ＣＴＥ）は、９．４［１０-6／Ｋ］である。つまり、実験例４の温度センサ１は、焼結体６１の線膨張係数とガラス封止材７１の線膨張係数との差分値が−０．４［１０-6／Ｋ］である。
【００５９】
この温度センサ１においては、焼結体６１とガラス封止材７１との線膨張係数の差分値が小さいため、後述する実験結果（表３）からも判るとおり、焼結体６１とガラス封止材７１との間での熱衝撃による破損（クラック発生など）が生じにくくなる。
【００６０】
よって、本実施例１の温度センサ１は、熱衝撃による破損が生じにくい温度センサであり、温度変化に対する信頼性の高い温度センサである。
また、この温度センサ１に備えられる焼結体６１は、円柱状に形成されており、柱状の中心軸線に垂直な方向の断面形状が円形であり、中心軸線を中心とする周方向位置を特定位置に定めることなく設置箇所への設置が可能となる。このため、多角柱形状の焼結体のような、中心軸線を中心とする周方向位置を特定位置に定める必要がある焼結体に比べて、本実施例の焼結体６１は、設置作業が容易となる。
【００６１】
また、焼結体６１は、２つの貫通穴６３を備えることから、感温素子２１の２つのリード線２５をそれぞれ異なる貫通穴６３に挿通することで、２つのリード線２５どうしの電気的絶縁を維持することができる。
【００６２】
［本発明の効果を確認するための実験］
ここで、本発明の効果を確認するために行った実験例について説明する。
具体的には、上記の焼結体６１の製造方法において、「フォルステライトおよびステアタイトの混合割合の変更による焼結体の線膨張係数の変化」、「アルミナ添加の有無による焼結体の焼結性への影響」などについて確認するための実験を行った。
【００６３】
また、温度センサ１のうち「感温素子２１、焼結体６１、ガラス封止材７１から構成される部材」について、冷熱サイクル耐久試験を実施した。
［線膨張係数の測定］
この実験は、［表１］に示す１２種類の試料（８つの実験例および４つの比較例）を用いて実施した。
【００６４】
【表１】
2013189332.tif 000003
【００６５】
なお、ここでの実験では、上述の実施例１のような円柱形状の焼結体ではなく、直方体形状の焼結体を用いて線膨張係数や曲げ強度を測定した。
まず、本焼成後の焼結体における「ステアタイトとフォルステライトとの比率」が［表１］の「焼結体の構成割合」となるように、「調合比」に示す割合の原料粉末（ＭｇＯ粉末およびＳｉＯ2 粉末）を秤量する。これを混合、仮焼、粉砕することで、ステアタイト, フォルステライトの混合粉を得る。
【００６６】
また、上記のステアタイトとフォルステライトとの混合粉に対して、［表１］の「調合比」に示す量のアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を加える。このとき、アルミナの量は、ステアタイトとフォルステライトとの混合粉を１００重量％とした場合の数値であり、アルミナの添加量が０重量％ではない場合には、アルミナ、ステアタイト、フォルステライトからなる混合粉は、全体で１００重量％を超えることとなる。
次に、上記のアルミナ、ステアタイト、フォルステライトからなる混合粉に対して、分散剤を３重量％添加し、エタノール中で混合、乾燥させる。続いて、得られた混合粉にバインダ、アセトンをそれぞれ２０重量％, ７０重量％添加し、湯煎乾燥させ、篩い通しによって粒径７５［μm］以上、１８０［μm］以下の粉末を得る。
【００６７】
上記の粉末を金型に充填し、一軸プレス機を用いて、縦３．５［ｍｍ］，横３．５［ｍｍ］，長さ２０．０［ｍｍ］の直方体に成型する。これを１５０［ＭＰａ］の圧力でＣＩＰ処理（冷間等方静水圧プレス処理）を行い、その後、所定の温度（１３００［℃］〜１４００［℃］）で焼成することで酸化物焼結体を得る。このとき、焼成後の酸化物焼結体の寸法は、縦２．９［ｍｍ］，横２．９［ｍｍ］，長さ１６．１［ｍｍ］である。
【００６８】
次に上記の酸化物焼結体について、長辺軸に垂直な２面が平行になるよう研磨し、長辺軸の長さを１０〜１５［ｍｍ］に調整して、試験に用いる試料を作製した。
そして、８つの実験例および４つの比較例の各試料について、熱機械分析装置（ＴＭＡ）を用いて、３０〜９００［℃］の範囲で線膨張係数を測定した。その結果を［表１］に示す。
【００６９】
［表１］の比較例１〜３の測定結果から判るように、アルミナを添加せず、フォルステライトとステアタイトのモル比のみを変化させた場合、線膨張係数はフォルステライト量の増加に伴い大きくなる傾向を見せた。
【００７０】
アルミナを添加した場合、アルミナ添加量を増やすと線膨張係数はわずかに下がる傾向が見られ、アルミナ添加量５．０重量％で線膨張係数（ＣＴＥ）が９．６［１０-6／Ｋ］となった。しかし、アルミナ添加量をさらに増やし、６重量％とすると、試料が溶融してしまい、特定形状の焼結体を得ることができなかった。
【００７１】
また、この測定結果から、フォルステライトとステアタイトとの比率を調整することで、焼成後の焼結体の線膨張係数を調整できることが判る。つまり、少なくとも、所定の温度（１３００［℃］〜１４００［℃］）で焼成するプロセスにおいては、フォルステライトとステアタイトとの比率を調整することで、焼成後の焼結体の線膨張係数を調整できることが判る。
【００７２】
［曲げ強度の測定］
上記［表１］に示す８つの実験例および４つの比較例に対応する混合粉末に関して、矩形状に成型した後、所定温度（１３００［℃］）で焼成し、縦３．０［ｍｍ］，横４．０［ｍｍ］，長さ４０．０［ｍｍ］の直方体となるよう研磨加工して、試料を作成した。
【００７３】
これらの試料について、ＪＩＳ−Ｒ−１６０１に準じ、スパン３０［ｍｍ］で３点曲げ強度試験を行い、曲げ強度が８０［ＭＰａ］以上である場合には「合格」と判定し、曲げ強度が８０［ＭＰａ］未満である場合には「不合格」と判定した。
【００７４】
この試験で判定結果は［表１］に示す。
［表１］に示すように、８つの実験例の判定結果は全て「合格」である。また、フォルステライトとステアタイトの比率が同じ「実験例４，６，７，８」と「比較例３」とを比較すると、アルミナを添加していない「比較例３」の判定結果が「不合格」であるのに対して、アルミナを添加している「実験例４，６，７，８」の判定結果が「合格」である。
【００７５】
このことから、焼結体の製造方法においてアルミナを添加する工程を行うことで、焼結体の曲げ強度が向上することが判る。
なお、別途実施した実験により、ステアタイトとフォルステライトとの混合粉１００重量％に対して、少なくとも０．１重量％のアルミナを添加することで、曲げ強度が８０［ＭＰａ］以上の焼結体が得られることが判明した。
［焼結体の密度測定］
また、［表１］に示す８つの実験例および４つの比較例のうち、４種類の試料（実験例４，６，７，８および比較例３）について、アルキメデス法を用いて、焼結体の密度測定を実施した。
【００７６】
具体的には、アルキメデス法で得られた実測密度に対して、仕込み材料（フォルステライト、ステアタイト、アルミナ）の比率から理論上推定される密度を理論密度として算出し、［数１］に示す計算式に基づいて、実測密度と理論密度との比率である相対密度を算出した。
【００７７】
【数１】
2013189332.tif 000004
【００７８】
相対密度の算出結果を［表２］に示す。
【００７９】
【表２】
2013189332.tif 000005
【００８０】
［表２］に示すように、アルミナを添加しない場合（比較例３）に比べて、アルミナを添加した試料（実験例４，６，７，８）はいずれも相対密度が大きくなる。つまり、焼結体の製造にあたりアルミナを添加することで、焼結体の焼結性が向上することが判る。
【００８１】
上記結果から、ステアタイトとフォルステライトとの混合粉１００重量％に対して、少なくとも０．１重量％以上５．０重量％未満のアルミナを添加することで、焼結体の焼結性に優れ、緻密な焼結体を得られることが判明した。
【００８２】
［冷熱サイクル耐久試験］
次に、温度センサ１のうち「感温素子２１、焼結体６１、ガラス封止材７１から構成される部品」について、冷熱サイクル耐久試験を実施した。
【００８３】
具体的には、「感温素子２１、焼結体６１、ガラス封止材７１から構成される部品」について、冷熱サイクル試験用電気炉を用いて、室温から９００［℃］までの温度変化を３００サイクル実施した。そして、冷熱サイクル試験の後、焼結体６１，ガラス封止材７１のいずれかに破損（クラック）が発生しているか否かを調べ、破損が生じていない場合には「合格」と判定し、破損が生じている場合には「不合格」と判定した。
【００８４】
また、この冷熱サイクル耐久試験では、焼結体６１とガラス封止材７１との線膨張係数の差分値が異なる６種類の試料を準備した。
この冷熱サイクル耐久試験の判定結果を［表３］に示す。なお、焼結体６１とガラス封止材７１との線膨張係数の差分値は、「（差分値）＝（ガラス封止材７１の線膨張係数）−（焼結体６１の線膨張係数）」の計算式に基づき算出した。
【００８５】
【表３】
2013189332.tif 000006
【００８６】
この試験結果によれば、差分値が「−１．０≦差分値≦０．５」［１０-6／Ｋ］の範囲となるように、焼結体６１およびガラス封止材７１を選択することで、破損（クラック）の発生を抑制できることが判る。
【００８７】
よって、ガラス封止材７１の線膨張係数から焼結体６１の線膨張係数を差し引いた「差分値」が「−１．０≦差分値≦０．５」［１０-6／Ｋ］の範囲に含まれるように、焼結体６１およびガラス封止材７１が選択された温度センサは、熱衝撃による破損が生じにくく、温度変化に対する信頼性が高くなる。
【００８８】
以上説明したように、これらの実験例によれば、焼結体の製造にあたり、ステアタイトおよびフォルステライトの混合粉を製造する第１工程を設けることで、ステアタイトとフ
ォルステライトとの比率を調整することにより、焼成後の焼結体の線膨張係数を調整できることが判る。そして、ステアタイトとフォルステライトは、同種の元素から構成されているため、異種元素を用いて構成した化合物に比べて、線膨張係数が制御しやすいという利点がある。
【００８９】
また、上記の実験例によれば、焼結体の製造にあたり、ステアタイトおよびフォルステライトの混合粉にアルミナを添加する第２工程を設けることで、ステアタイトとフォルステライトとの比率に応じて線膨張係数が適切な値に制御された焼結体であって、曲げ強度に優れた焼結体を得られることが判る。
【００９０】
さらに、上記の実験例によれば、焼結体の製造にあたり、ステアタイトおよびフォルステライトの混合粉１００重量％に対して、アルミナの添加量を０．１〜５．０重量％とすることで、アルミナを添加しない場合に比べて焼結体の密度が高くなることが判る。つまり、ステアタイトおよびフォルステライトの混合粉にアルミナを添加する第２工程を設けることで、焼結体の密度を高めることができ、焼結体の焼結性を向上できることが判る。
【００９１】
よって、これらの実験例によれば、上記実施例に記載の焼結体の製造方法を用いることで、用途に応じた適切な線膨張係数に制御された焼結体であって、曲げ強度に優れた焼結体であると共に、焼結性に優れ、緻密な焼結体を得られることが判る。
【００９２】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
例えば、上述した実験例４では、フォルステライトとステアタイトとの割合が「７５［ｍｏｌ％］：２５［ｍｏｌ％］」となる焼結体６１の製造方法について説明したが、フォルステライトとステアタイトとの割合はこの数値に限られることはなく、焼成後の焼結体における線膨張係数の目標値に応じた数値とすればよい。
【００９３】
また、焼結体は、円筒形状に限られることはなく、設置箇所の大きさや形状に応じて、多角形柱状（四角柱、六角柱、八角柱など）に形成しても良い。
さらに、焼結体の貫通穴は、２つに限られることはなく、実際の用途に応じた任意の数（１つ、あるいは３つ以上）であればよい。例えば、焼結体に挿通するべき他部材（リード線など）が４本の場合には貫通穴を４つ設けても良く、あるいは、絶縁被覆を有する複数のリード線を挿通する場合には、それら複数のリード線を全て挿通可能な大きさの貫通穴を１つ設けても良い。
【符号の説明】
【００９４】
１…温度センサ、３…シース芯線（電極線）、５…筒状部材、７…シース部材、９…金属チューブ（ハウジング）、１１…取付部材、１３…六角ナット部、１５…ネジ部、１７…ナット部材、１９…外筒、２１…感温素子、２２…素子本体部、２３…電極部、２５…リード線（端子線）、３１…絶縁チューブ、３３…グロメット、３９…セメント、６１…焼結体、６３…貫通穴、７１…ガラス封止材。
【図１】
2013189332.tif 000007
【図４】
2013189332.tif 000008
【図２】
2013189332.tif 000009
【図３】
2013189332.tif 000010
【図５】
2013189332.tif 000011